Диссертация (1090114), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Максимальное смещение координат цветности в областьбелого цвета было достигнуто при введении в ПК алюмоиттриевого люминофорас фосфатной обработкой поверхности, при этом максимальная освещенностьвозрастает на ~ 32%.Таким образом, для создания люминесцентных светопреобразующихДНПКМ на основе ПК наиболее целесообразно использовать оптически активныйнаполнитель - люминофор марки ФЛЖ-7-570 со структурой - иттрия-гадолинияалюмоиттриевого граната, активированный церием (YGd)3(AlGa)5O12:Ce сзащитным фосфатным покрытием на поверхности.Для построения структуры ДНПКМ необходимо определить комплекстехнологических характеристик оптически активного наполнителя – люминофора,согласно работам [70-71, 73-78].
Характеристики наполнителя - люминофорамарки ФЛЖ-7-570 приведены в таблице 4.9.Таблица 4.9 - Характеристики оптически активного наполнителя – люминофорамарки ФЛЖ-7-570Характеристики люминофора марки ФЛЖ-7-570Внешний видДлина волны возбуждающего излучения λ, нмХарактерная область излучения, нмХарактерная длина волны излучения λ, нмКоординаты цветности свечения: х, уПоказатель преломленияДлительность послесвечения, сКвантовый выходВремя жизни в СИДФорма частиц, keСредний размер частиц, мкмИстинная плотность, 10-3, кг/м3Насыпная плотность, 10-3, кг/м3Максимальная объемная доля наполнителя φm, об.
д.по насыпной плотностипо уплотнениюТермостойкость, оСПоказательпорошок желтого цвета460от 460 до 750570х=0,45, у= 0,521,8510-60,95Высокое2,95,04,3211,620,380,48более 600На рис. 4.12 приведена зависимость параметра φm для люминофора приуплотнении под давлением. По этим зависимостям были определены значения263коэффициентов упаковки частиц для люминофора (φm = 0,45 об.
д.), которыеиспользовали для расчета обобщенных параметров структуры ДНПКМ слюминофором в качестве дисперсной фазы.Рис. 4.12 –Зависимость параметра φm для люминофора марки ФЛЖ-7-570 отдавления уплотнения порошка (φm = 0,45 об. д.)Содержаниелюминофора,среднийразмерегочастицикриваяраспределения частиц по размерам, а также диспергируемость при смешении,образование агломератов и параметры дисперсно-наполненной структуры ПКМбудут влиять на оптические характеристики материала, что требует проведениясистемных экспериментальных исследований и нахождения связи структурныхобобщенных параметров ДНПКМ с оптическими характеристиками.Светорассеивающие неорганические наполнители.Предлагаемый светопреобразующий материал ПК + люминофор необеспечивает светорассеивающего эффекта и комфортного восприятия света всоответствии с СанПиН [268] и отмечается эффект ослепления.Светорассеиватели позволяют исключить попадание в поле зрения прямогоослепляющего излучения, то есть обеспечить комфортное восприятие света, чтоособенно важно при использовании светодиодов в качестве источников света.В связи с этим для придания светопреобразующим материалам (ПК +люминофор) на основе поликарбоната светорассеивающих свойств необходимо264создатьгибридныйматериал,содержащийнаполнитель-люминофоринаполнитель-рассеиватель, что позволит исключить ослепляющее действиесветодиодов и обеспечить более высокие характеристики светодиодных световыхприборов.Светорассеивающиенеорганическиенаполнителидляоптическипрозрачных полимеров.Вкачествесветорассеивающихнаполнителей,обеспечивающихсветорассеивающие свойства ПКМ на основе ПК, можно использоватьнанонаполнители фирмы Evonik Industries AG (Германия) под торговой маркойAerosil R7200, Aerosil ОХ-50 и Aeroxide AluC, а также сульфат бария фирмыРеахим (Россия, ГОСТ 3158).
Основные характеристики нанонаполнителейразличных марок фирмы Evonic IndustriesAG (Германия) приведены в главе 3.Содержаниенанонаполнителей,среднийразмерихчастицидиспергируемость при смешении, образование агломератов и параметрыдисперсно-наполненной структуры нанокомпозитов (ДННК) и ДНПКМ будутвлиять на оптические характеристики материала, что требует проведениясистемных экспериментальных исследований.Следуетучитывать,чтогетерогенностьДНПКМ,определяющейсветорассеивание, в этом случае будет задаваться гибридной системой, состоящейиз оптического активного наполнителя - люминофора и нанонаполнителя и ихсовместноедействиетребуетоптимизационногоподходаксозданиюсветорассеивающих полимерных композиций.Светорассеивающие органические добавки.В качестве вещества, обеспечивающего светорассеивающие свойства ПК,применяли окисленный полиэтиленовый воск марки А-С 617.
Показательпреломления для окисленного ПЭ воска равен n = 1,51 и немного отличается отПК (n=1,58). При такой небольшой разнице показателей преломления диаметроптимально рассеивающих частиц ПЭ воска в ПК будет составлять от 10 мкм иболее.265Эмиссионный спектр ПЭ воска в области длин волн от 410 до 710 нмпрактически не искажает спектр источника синего свечения.Химическая структура окисленного полиэтиленового воска определяет егофизические свойства и устойчивость к различным эксплуатационным факторам итемпературам. На рис. 4.13 приведены данные ДТА для окисленного ПЭ воска.Рис.
4.13 - ДТА и ТГ для окисленного ПЭ воскаВ условиях переработки при высоких температурах, напряжениях искоростях сдвига низкомолекулярные НОД могут деструктировать и выделятьсяиз ПКМ.Нарис.4.14представленызависимостилетучестинаиболеераспространенных смазок для ПКМ от температуры расплава. Несомненнымпреимуществом в этом случае обладает окисленный ПЭ воск, у которого притемпературах переработки ПК - 240-280оС потери массы составляют не более1,0 %.26614121Летучесть, %1023864425670160180200220240260280300Температура,оСРис. 4.14 – Зависимость летучести различных смазок по потере массы оттемпературы: 1 - стеариновая кислота, 2 - моностеарат глицерина,3 - парафиновый воск, 4 - олигомерный сложный эфир жирной кислоты,5 - олигомерный сложный эфир монтановой кислоты, 6 - ПЭ воск и7 - окисленный ПЭ воскТаким образом, окисленный ПЭ воск может представлять собойсветорассеивающуюгетерогенность,добавку,вследствиекотораясвоейсоздаетвтермодинамическойПКопределеннуюнесовместимостисполимерной матрицей.
Окисленный ПЭ воск также является реологической итехнологической добавкой повышающей текучесть расплава термопластичныхполимеров и улучшающей переработку светорассеивающей композиции наоснове ПК.Для оптимизации состава светорассеивающей композиции на основе ПК сучетом гетерогенности и параметров структуры ДНПКМ, возникающей привведении ПЭ воска, требуется изучение структуры и оптических характеристик.Технология получения люминесцентных и светорассеивающих композицийна основе поликарбоната, оптически активных наполнителей, рассеивающихнеорганических наполнителей и ПЭ восков.Светопреобразующие и светорассеивающие композиции на основе ПК сММ = 28000 и ПТР = 20 г/10 мин получали по разработанной технологии, сиспользованием разных технологических схем (рис.
4.15).2671243Рис. 4.15 - Схема получения светопреобразующих и светорассеивающих ПКМ: 1- вакуумный шкаф, 2 - смеситель со сменными емкостями, 3 - термопласт автомат,4- термостатСмешение исходных компонентов: гранулированный полимер (ПК),оптическиактивныйнаполнитель–люминофор,неорганическиесветорассеивающие наполнители и ПЭ воск проводили в смесителе TurbulaSystemShatz(WAB)втечение10±5минутпритемпературе20оС.Предварительное смешение компонентов осуществляют методом опудриваниягранул полимера с определенной последовательностью внесения исходныхкомпонентов: полиэтиленового окисленного воска, фотолюминофора, смесьтермостабилизатораиУФабсорбера,споследующимтщательнымперемешиванием исходных компонентов в смесителе типа пьяная бочкаИзготовлениекомпозиционногоматериалаосуществляливысокопроизводительными методами переработки полимеров:- литьем под давлением с использованием ПК с индексом текучестирасплава 7- 40 г/10 мин с применением противодавления для обеспеченияравномерного распределения компонентов в расплаве полимерной матрицы натермопластавтомате, например, ALLROUNDER 320K 700-250 фирмы «ArburgMaschinenfabrik Hehl & Sohne», что обеспечивает оформление материала визделия различной конфигурации;268- экструзией с использованием ПК с индексом расплава 3-7 г/ 10мин вдлинные погонажные изделия.Светопреобразующие и светорассеивающие композиции на основе ПК сММ = 28000 и ПТР = 20 г/10мин получали с использованием предварительногосмешения в Turbula System Shatz (WAB) и гомогонизации в расплаве накомплектной экструзионной линии на базе двухшнекового экструдера LabtechScientific типа LTE-20-40 фирмы Labtech Engineering Company LTD (Тайланд) свакуумной дегазацией.Оптимизацию параметров технологического процесса вели по изменениюплотности композиции, минимизации вязкости, распределению оптическиактивногонаполнителя-люминофоравматрицеПКиоптическимхарактеристикам ДНПКМ.В результате проведенных экспериментов были установлены оптимальныепараметры процесса получении светопреобразующих и светорассеивающихкомпозиций на основе ПК с ММ = 28000 и ПТР = 20 г/10мин: температураголовки – Т1 = 270±5оС, температуры по зонам – Т2- Т3 = 270±5оС,Т4-Т7 = 265±5оС, Т8-Т10 = 260±5оС и Т11 = 200±5оС; частота вращения шнеков 50 об/мин, частота вращения шнека дозатора 40 об/мин и производительность –5 кг/час.Дляоценкикачестваподготовкиматериалаприпластикацииисмешивающей способности в двухшнековом экструдере рассчитывали параметробобщенной деформации сдвига ( O ) (рис.
4.16).26912Vc,%10864050010001500200025003000ГоРис. 4.16 - Зависимость коэффициента неоднородности смеси Vc от обобщеннойдеформациисдвигаOв технологическом процессе получениясвето-преобразующей и светорассеивающей композиции на основе ПКОбобщенная деформация сдвига ( O ) для использованной технологическойсхемы и оборудования по результатам расчета составила 1500 ед. (рис. 4.16), чтообеспечивает качественное смешение и распределение исходных компонентов вполимерной матрице из ПК и позволяет получать светопреобразующие исветорассеивающие композиции на основе ПК с высокими оптическимихарактеристиками.4.3.2 Методы исследования основных технологических и эксплуатационныххарактеристик люминесцентных и светорассеивающих композиций наоснове поликарбонатаОпределение молекулярных характеристик и фазовой структуры образцов.МолекулярныехарактеристикиисходногоПКипослетемпературно-силовых полей определяли методом гельвоздействия- проникающейхроматографии (ГПХ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
